DE3644212A1 - Elektrischer schalter - Google Patents
Elektrischer schalterInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Schalter mit
einer in einem Schaltergehäuse drehbar gelagerten, mindestens
einen Schaltnocken aufweisenden Schaltkulisse, die durch Drehen
eine Schaltfeder zwischen mindestens zwei Schaltpositionen ver
stellt und die in der einen Schaltposition die Schaltfeder gegen
einen Festkontakt zur Anlage bringt.
Es ist bereits ein elektrischer Einbauschalter mit einem Schal
tergehäuse bekannt (DE-GM 83 01 491), in dessen Innerem ein fest
stehender Kontakt und ein beweglicher Kontakt angeordnet ist. Der
bewegliche Kontakt ist über eine halbkreisförmige Ausbiegung an
einen vertikal verlaufenden Steg angeschlossen, der gleichzeitig
Kontakt für eine Anschlußleitung ist. Der bewegliche Kontakt läßt
sich mit einer einen Nocken aufweisenden Schaltkulisse von seiner
Aus-Stellung in seine Ein-Stellung verschwenken. Damit die
Schaltkulisse nicht unbeabsichtigt verstellt wird, ist mit axia
lem Abstand zur Schaltkulisse auf der Welle eine Rastscheibe vor
gesehen, die mit einem Zahnprofil zur Aufnahme einer Rastfeder
ausgerüstet ist.
Ferner ist ein elektrischer Schalter bekannt (DE-AS 24 51 034),
der mit einer Schaltkulisse ausgerüstet ist, auf der ein Nocken
exzentrisch angeordnet ist, dem ein beweglicher Schaltkontakt
zugeordnet ist. Der Schaltkontakt ist über einen V-förmigen
Schenkel und ein bogenförmiges Zwischenstück an einen vertikal
verlaufenden Schenkel angeschlossen, der sich durch das Gehäuse
erstreckt und als Anschlußklemme für eine elektrische Leitung
dient. Durch Drehen der Schaltkulisse wird der bewegliche Kontakt
gegen ein Stützglied gedrückt, das am Boden des Gehäuses vorgese
hen ist. Durch weiteres Drehen des Schaltnockens verschwenkt der
bewegliche Kontakt auf einem Kreisbogen bis er gegen einen Fest
kontakt zur Anlage kommt. Auf der gleichen Welle wie die Schalt
kulisse ist ein Rastrad mit axialem Abstand zur Schaltkulisse an
geordnet, das mit einer Rastfeder zusammenwirkt und den Schalt
nocken in bestimmten Stellungen arretiert.
Gegenüber diesen Anordnungen hat die erfindungsgemäße Lösung den
Vorteil, daß der Schalter bei gleicher oder sogar noch größerer
elektrischer Leistung kleiner ausgeführt werden kann, so daß für
dessen Einbau in den betreffenden Geräten, wie beispielsweise in
Küchengeräten, Haartrocknern oder Kaffeemaschinen, weniger Platz
vorgesehen werden muß.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Schalter
der eingangs genannten Art die Schaltkulisse aus einem ersten
Kreissegment, auf dem mindestens ein Schaltnocken angeordnet ist,
und aus einem zweiten Kreissegment besteht, auf dem Rastschalt
segmente vorgesehen sind, wobei die beiden Kreissegmente in einer
Ebene angeordnet sind.
Durch die Integrierung von Schaltkulisse und Rastschaltsegmenten
in einem einzigen scheibenförmigen Bauteil kann im Schalterge
häuse mit einem Minimum an Platz ausgekommen werden, so daß das
Schaltergehäuse sehr klein ausgebildet werden kann.
Dabei ist es vorteilhaft, daß der mit der Schaltfeder verbundene,
bewegliche Kontakt über den Schaltnocken auf einer Kurvenbahn
verstellbar ist, dessen Radius sich verändert. Auf diese Weise
wird bei Anlage des Schaltnockens gegen die Schaltfeder der be
wegliche Kontakt vertikal sowie horizontal mit Bezug auf den im
Schaltergehäuse vorgesehen Festkontakt verstellt, so daß bei
Anlage des beweglichen Kontaktes gegen den Festkontakt der beweg
liche Kontakt auf der Oberfläche des Festkontaktes horizontal
verschoben wird. Hierdurch wird eine Verkokung der Schaltkontak
te durch ständige Selbstreinigung der Kontaktflächen entgegenge
wirkt. Die vorteilhafte Bewegung des beweglichen Kontaktes wird
dadurch begünstigt, daß die Schaltfeder aus einem mit dem Schal
tergehäuse verbundenen Steg besteht, an den sich ein Kreisbogen
stück, ein dachförmig verlaufender Teil und abschließend ein ge
radförmig verlaufender Teil zur Aufnahme des beweglichen Kontak
tes anschließt. Das Kreisbogenstück sowie der dachförmig verlau
fende Teil sind so zu Schaltnocken ausgerichtet, daß bei Anlage
des Schaltnockens gegen die Schaltfeder der bewegliche Kontakt
zuerst vertikal und zum Schluß ein wenig horizontal mit Bezug auf
den Festkontakt verstellbar ist.
Der Schaltnocken sowie die Rastschaltsegmente sind einteilig
miteinander verbunden und auf einem Drehkörper, beispielsweise
einem zylinderförmig ausgebildeten Körper, angeordnet, der die
Schaltkulisse bildet. Der Kreisbogenabschnitt für die Schaltku
lisse kann dabei einen Winkel von ca. 180° einschließen.
Auf der Schaltkulisse können auch mehrere Nocken in Umfangsrich
tung hintereinander angeordnet sein. Ebenso ist es möglich, meh
rere Schaltnockenscheiben nebeneinander auf der Welle vorzusehen,
wobei dann lediglich eine Schaltkulisse mit Rastschaltsegmenten
ausgestattet zu werden braucht.
Die auf der Schaltkulisse vorgesehenen Rastmulden weisen wesent
lich größere Radien auf als die die Rastmulden begrenzenden Rast
nocken. Auf diese Weise werden indifferente Schaltstellungen und
ein unbeabsichtigtes Verstellen der Schaltkulisse vermieden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft, daß
die Schaltkulisse wahlweise auch mit einem Zahnsegment zur Auf
nahme einer Zahnstange ausgerüstet ist, so daß an Stelle eines
rotierend verstellbaren ein linear verstellbares Schaltelement
geschaffen wird, mit dem die Schaltkulisse drehbar ist.
Die Form und das Material der Schaltfeder bestimmen unter anderem
die definierte Rückstellkraft. Die durch bevorzugte Form der
Schaltfeder wird diese somit sehr schnell zurückgestellt, wodurch
die Funkenbildung zwischen den Kontaktflächen und somit deren
Verkokung klein gehalten wird. Sollte dennoch eine Verkokung der
Kontaktflächen auftreten, so wird durch die Schiebebewegung des
beweglichen Kontaktes auf dem Festkontakt ständig eine Selbstrei
nigung der Kontaktflächen herbeigeführt. Dadurch ist es auch
möglich, höhere elektrische Leistungen als bei herkömmlichen
Schaltern zu schalten.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den übrigen Un
teransprüchen hervor.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand von mehrere Ausführungs
wege darstellenden Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Schaltergehäu
ses mit auf einer Welle angeordneter Schaltkulisse
und einer über die Schaltkulisse betätigbaren
Schaltfeder in angehobener Stellung;
Fig. 2 ein weiteres Ausführugsbeispiel einer Schaltku
lisse, die über eine Zahnstange verstellbar ist;
Fig. 3 das Schaltergehäuse mit einem über ein Filmscharnier
an eine Seitenwand des Schaltergehäuses schwenkbar
angeschlossenen Deckel;
Fig. 4 die auf dem Boden des Schaltergehäuses angeordnete
Schaltfeder;
Fig. 5 ein auf der Welle gegenüber dem Schaltnocken an
geordnetes Zahnradsegment, das mit einer am Schal
tergehäuse verstellbar gelagerten Zahnstange in
Antriebsverbindung steht;
Fig. 6 einen Längsschnitt durch das Schaltergehäuse gemäß
Fig. 1.
Das in Fig. 1 und 3 dargestellte Schaltergehäuse 10 besteht aus
einem Boden 12 und einem ein Filmscharnier 14 an den Boden
12 angeschlossenes Gehäuseteil 18, das um 180° verschwenkbar und
auf den Boden 12 aufsetzbar ist. Das Gehäuseteil 18 besteht aus
parallel verlaufenden Seitenwänden 20 und 22, die über einen
gewölbten Deckel 23 miteinander verbunden sind. Ferner sind die
Seitenwände 20 und 22 über eine Vorderwand 24 und eine Rück
wand 26 miteinander verbunden. Wird das Gehäuseteil 18 um 180°
verschwenkt und auf den Boden 12 aufgesetzt, so liegt das Film
scharnier 14 gegen ein Stützteil 28 an, das aufrecht auf dem
Boden 12 angeordnet ist und gewährleistet, daß das Gehäuseteil 18
nicht gegenüber dem Boden 12 verschoben wird. Auf dem Boden 12
ist mittig ein Wandteil 30 vorgesehen, das den Boden 12 gemeinsam
mit dem Gehäuseteil 18 in zwei gleich große Schaltkammern unter
teilt.
Gemäß Fig. 6 können mehrere Wandteile 30 auf dem Boden 12 an
geordnet sein, so daß mehrere nebeneinander angeordnete Schalt
kammern 32, 35, 37 im Schaltergehäuse 10 gebildet werden. Die
einzelnen Schaltkammern dienen zur Aufnahme der mit 36 bzw. 38
bezeichneten Schaltkulissen, der Festkontakt 94 und der Schalt
federn 70.
Wie aus Fig. 6 hervorgeht, können die Schaltkulissen 36 und 38
einteilig miteinander verbunden sein und stirnseitig mit einem
Flansch 40 ausgerüstet sein, der in der Vorderwand 24 und der
Rückwand 26 vorgesehenen Bohrung 42 drehbar aufgenommen ist.
Durch den Flansch 40 sowie durch die Schaltkulissen 36 und 38
erstreckt sich eine in etwa rechteckförmige Öffnung 44 zur Auf
nahme eines Stellgliedes, mittels dessen die Schaltkulissen 36
und 38 gedreht werden können. An die Schaltkulisse 38 schließt
sich ein Zahnsegment 48 an, das ein Bogenmaß von ca. 180° umfaßt.
Die einzelnen Zähne 50 stehen mit einer Zahnstange 52 in Ver
bindung, die in einer im Deckel 23 vorgesehenen Aussparung 54
verschiebbar gelagert ist. Mittels der Zahnstange 52 lassen sich
die Schaltkulissen 36 und 38 in die gewünschte Schaltposition
drehen. Die Zahnstange 52 kann hierzu mit einem Griffteil 56
versehen sein.
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, besteht die Schaltkulisse 36 aus einem
ersten Kreissegment, das durch den Winkel ε gekennzeichnet und
ca. 180° ist. Auf dem ersten Kreissegment befindet sich ungefähr
mittig ein halbkreisförmiger Schaltnocken 60, an den sich rechts
und links Ausschaltstellungen 62 und 63 anschließen. An die
Ausschaltstellung 63 schließt sich hier noch ein weiterer
Schaltnocken 64 an. An das erste Kreissegment schließt sich ein
zweites Kreissegment an, auf dem zahlreiche, nebeneinander
angeordnete Rastschaltsegmente 66 vorgesehen sind. Die
Rastschaltsegmente 66 sowie der Schaltnocken 60, 64 und die
Ausschaltstellungen 62 und 63 sind alle in der gleichen Ebene
angeordnet und bilden somit eine relativ schmale Scheibe. Die
einzelnen Rastschaltsegmente 66 bestehen aus bogenförmigen
Rastmulden 72, die jeweils durch Rastnocken 74 begrenzt werden.
Der Radius R 3 einer Rastmulde ist wesentlich größer als der Ra
dius R 4 eines Rastnockens. Die Rastschaltsegmente 66 wirken mit
einer Rastfeder 75 zusammen, die im oberen Teil des Schalterge
häuses 10 vorgesehen ist. Die Rastfeder 75 weist eine Ausbuch
tung 76 auf, die den Rastmulden 72 angepaßt ist und die durch
Einführen der Ausbuchtung 76 in die Rastmulden 72 die Schalt
stellungen in Verbindung mit der Schaltfeder 70 definiert und
festsetzt. Wird beispielsweise die Schaltkulisse 36 gedreht, so
wird die Rastfeder über die Rastnocken 74 nach oben ausgebeult,
so daß die Rastnocken sich an der Ausbuchtung 76 der Rastfeder 75
vorbeibewegen können bis die Ausbuchtung 76 in eine neue Rast
mulde 72 eingeführt ist. Die einzelnen, nebeneinanderliegenden
Rastmulden 72 stellen somit die verschiedenen Schaltpositionen
des elektrischen Schalters dar. Dadurch, daß die Rastfeder 75
lose im Schaltergehäuse 10 angeordnet ist, wird bei Schaltbewe
gungen keine Klemmung verursacht und gleichbleibende Schaltkräfte
gewährleistet. Sind mehrere Schaltkulissen nebeneinander angeord
net, so braucht lediglich eine Schaltkulisse mit Rastschaltseg
menten 66 ausgerüstet zu sein.
Wie aus Fig. 4 hervorgeht, besteht die Schaltfeder 70 aus einem
mit Bezug auf den Boden 12 des Schaltergehäuses 10 vertikal ver
laufenden Steg 80, der sich durch eine im Boden 12 vorgesehene
Öffnung 82 erstreckt und dessen am Boden 12 herausstehender Teil
als Anschlußfahne für die Stromzuführung dient. An das obere Ende
des Steges 80 schließt sich ein Kreisbogenstück 84 an, dessen
Winkel ca. 200° groß ist. An das Kreisbogenstück 84 schließt
sich ein in etwa geradverlaufender Teil 86 an, der mit der Hori
zontalen bzw. mit dem Boden 12 einen Winkel δ von ca. 30°
bildet. An den Teil 86 wiederum schließt sich ein dachförmiger
Teil 88 an, dessen Winkel α ca. 80° beträgt. An den dachförmi
gen Teil 88 schließt sich ein geradverlaufender Teil mit dem
(beweglichen) Kontakt 90 an, dessen Kontaktfläche 92 ballig aus
gebildet ist. Der Kontakt 90 kann über die Schaltfeder 70 mittels
der Schaltnocken 60, 64 gegen einen am Boden 12 vorgesehenen
Festkontakt 94 zur Anlage gebracht werden. Der Festkontakt 94 ist
ebenfalls mit einer Anschlußfahne 96 für die Stromzuführung ver
sehen.
Wird beispielsweise die Schaltkulisse 36 gegen die Wirkung der
Rastfeder 75 verstellt, so bewegt sich die Stirnseite des Schalt
nockens 60 gegen den dachförmigen Teil 88 der Schaltfeder 70 und
verschwenkt dadurch den beweglichen Kontakt 90 auf einer Kreis
bahn R 1 (siehe Fig. 4), wobei der Radius R 1 kontinuierlich abneh
men kann, bis er zuletzt die Größe R 2 aufweist. Das heißt, der
Schaltnocken 60 bewegt über die Schaltfeder 70 den Kontakt 90 in
der letzten Phase kurz oberhalb der Kontaktfläche 98 des Festkon
taktes 94 auf einer Kurvenbahn, wobei der Kontakt 90 eine hori
zontale Strecke S zurücklegt. Hierdurch wird der bewegliche Kon
takt 90 auf der Kontaktfläche 98 des Festkontaktes 94 etwas ent
langgeschoben, so daß durch diese gegenseitige Bewegung der bei
den Kontakte 94 und 90 eine Selbstreinigung der Kontaktflä
chen 98, 92 bewirkt wird.
Durch die Gestaltung der Rastnocken 74 und der Rastmulden 72 in
Verbindung mit der Rastfeder 75 werden indifferente Schaltstel
lungen verhindert und die Schaltgänge schnell (ruckartig) durch
geführt, so daß Schaltfunken weitgehend vermieden werden.
Durch die vorteilhafte Ausbildung der Schaltfeder 70, insbeson
dere durch das relativ große Kurvenstück 84, das in Verbindung
mit den Teilen 86 und 88 eine lange Feder ergibt, läßt sich der
gewünschte Stellweg S des beweglichen Kontaktes 90 auf einer
Kurvenbahn verwirklichen. Die besondere Form und das Material der
Schaltfeder 70 bestimmen eine definierte Rückstellkraft, so daß
beim Abheben des beweglichen Kontaktes 90 von dem Festkontakt 94
möglichst geringe Funkenbildung entsteht. Die Verminderung der
Funkenbildung wird dadurch erreicht, daß die Schaltfeder 70 den
beweglichen Kontakt 90 schnell nach oben bewegt, sobald der
Nocken an dem dachförmigen Teil 88 vorbeibewegt worden ist.
Die in Fig. 2 dargestellte Schaltkulisse 38 kann neben der ersten,
in Fig. 1 dargestellten Schaltkulisse 36 einer zweiten Schalt
kammer 35 fest zugeordnet sein, die mit Abstand zur ersten
Schaltkammer 37 angeordnet ist (vgl. auch Fig. 6). Wie aus Fig. 2
zu ersehen ist, weist die Schaltkulisse 38 keine zusätzlichen
Rastelemente (Rastmulden 72, Rastnocken 74, Rastfeder 75) auf,
sondern erfüllt nur Schaltfunktionen. Werden mehrere Schaltku
lissen nebeneinander angeordnet, so sind diesen jeweils ein Fest
kontakt und eine Schaltfeder zuzuordnen.
Claims (14)
1. Elektrischer Schalter mit einer in einem Schalterge
häuse (10) drehbar gelagerten, mindestens einen Schalt
nocken (60) aufweisenden Schaltkulisse (36), die durch
Drehen eine Schaltfeder (70) zwischen mindestens zwei
Schaltpositionen verstellt und die in der einen Schalt
position die Schaltfeder (70) gegen einen Festkontakt (94)
zur Anlage bringt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalt
kulisse (36) aus einem ersten Kreissegment, auf dem min
destens ein Schaltnocken (60) angeordnet ist, und aus einem
zweiten Kreissegment besteht, auf dem Rastschaltsegmen
te (66) vorgesehen sind, wobei die beiden Kreissegmente in
einer Ebene angeordnet sind.
2. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der mit der Schaltfeder (70) verbundene, be
wegliche Kontakt (90) über den Schaltnocken (60) auf einer
Kurvenbahn mit sich veränderndem Radius (R 1 R 2) verstell
bar ist.
3. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Schaltfeder (70) einen mit dem Schalter
gehäuse (10) verbindbaren Steg (80) aufweist, an den sich
ein Kreisbogenstück (84), dann ein dachförmig verlaufender
Teil (88) und abschließend ein geradförmig verlaufender Teil
zur Aufnahme des beweglichen Kontakts (90) anschließt.
4. Elektrischer Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Kreisbogenstück (84) einen Winkel (γ) von
mehr als 180°, vorzugsweise zwischen 190° und 210°, ein
schließt.
5. Elektrischer Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß der dachförmige Teil (88) der Schaltfeder (70)
einen Winkel (α) kleiner oder gleich 90° einschließt.
6. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß das erste Kreissegment zur Aufnahme des
Schaltnockens (60) einen Winkel (ε) von ca. 180° einschließt.
7. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Rastschaltsegmente (66) aus bogenförmigen
Rastmulden (72) bestehen, die von Rastnocken (74) begrenzt
werden, wobei der Radius (R 3) der Rastmulden (72) wesentlich
größer ist als der Radius (R 4) der Rastnocken (74).
8. Elektrischer Schalter nch Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß oberhalb der Rastschaltsegmente (66) eine
Rastfeder (75) im Schaltergehäuse (10) angeordnet ist, die
eine an die Rastmulden (72) angepaßte Ausbuchtung (76) auf
weist, mittels derer die Schaltkulisse (36) in verschiedenen
Stellungen festgesetzt wird.
9. Elektrischer Schalter nach Anspruch 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Rastfeder (75) lose im Schalterge
häuse (10) angeordnet ist.
10. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß zusätzlich zu der Schalternocken (60) und
Raschschaltsegmente (66) aufweisenden Schaltkulisse (36)
axial versetzt weitere Schaltkulissen vorgesehen sind, die
nur Schaltfunktionen erfüllen und die mit mehreren,
nebeneinander angeordneten Schaltfedern (70) zusammenwirken.
11. Elektrischer Schalter nach einem oder mehreren der vorherge
henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß axial versetzt
zu den Schaltnocken bzw. zu den Rastschaltsegmenten ein
Zahnsegment (48) vorgesehen ist, in das eine Zahnstange (52)
eingreift.
12. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Schaltergehäuse (10) eine oder mehrere
Schaltkammern (32, 35, 37) zur Aufnahme einer oder mehrerer
axial versetzter Schaltkulissen aufweist und daß die
Schaltkammern über eine Deckel (23) verschließbar sind.
13. Elektrischer Schalter nach Anspruch 12, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Deckel (23) mittels eines Filmscharniers
(14) an eine Gehäusewand (20) anschließbar ist.
14. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß in Umfangsrichtung mehrere Schaltnocken (60,
64) hintereinander auf der Schaltkulisse (36) angeordnet
sind.
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